JPH04185791A - セルロース系嵩高性シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は壁材、天井材等の建築材料、車両、家具、装飾
品類、戸材、包装材、吸収材などに用いられる加工性、
装飾性、機能性に優れリサイクル又は廃棄処理容易なセ
ルロース系嵩高性シートに関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

パルプを主体とする嵩高性マット及びシートとしては、
従来解繊されたパルプを＠層し、バインダーで接着する
乾式法による不織布、或はこれらの片面もしくけ両面に
レーヨンなどの長繊維を付加したもの、又は熱溶融性繊
維又は粉体をパルプ繊維と混合し加熱融着させシートを
形成させたものがある。

これらは嵩高性は犬であるがパルプ繊維をそのまま使用
しているため水と接触した場合嵩高性は失われ再乾燥し
ても復元性に乏しい。エンボス加工をほどこしたマット
及びシートとしては、発泡剤を加えた塩化ビニル樹脂コ
ンパウンドを加熱発泡エンボス加工して製造したノート
が壁紙などに使用さｆてい６がセルロース系主体のもの
はない。

該ソートは塩化ビニル樹脂を生体とするもので、吸湿性
が全くなく、建築材料として使用する場合、湿度調整機
能がなく結露性であり、燃焼時には発煙量が極めて犬で
且つハロゲン系化合物のガスが多量に発生することが火
災時の安全対策上問題となっている。

パルプに架橋剤を反応させて嵩高性とする技術は知られ
ており嵩高性不織布の可能性は推測されているが、この
ようにして嵩高性を犬とすれば架橋後の解繊時に短繊維
化することと、架橋反応による水酸基の減少による水素
結合量の低下、又嵩高性のため接着点が少いなどの理由
からそのままシート化したものは嵩高性は優れていても
シート強度が著しく低く（成形性もなく実用的なレベル
には至らない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者等は、公知技術の以上の問題点を解決すべく鋭
意研究を行った。その結果、架橋パルプに一定量のパル
プと熱融着性線維全混合し、抄造して得られるセルロー
ス系嵩高性シートが上述の技術問題を解決しつることを
知って本発明を完成した。

以上の記述から明らかなように、本発明は上記目的を達
成するものでその要旨に以下の通りである。

（１）架橋パルプとパルプ及び熱融着性繊維を混合し抄
造してなるセルロース系嵩高性シート。

（２）架橋パルプはフィブリル化したノマルブを架橋し
て製造したものである前記第（１）項記載のセルロース
系嵩高性シート。

（３）熱融着性繊維として融点の異６２種類以上の熱可
塑性ポリマーを複合溶融紡糸してなる複合熱融着性繊維
を使用する前記第（１）項記載のセルロース系嵩高性シ
ート。

（４１架橋パルプは架橋剤をパルプに反応させｂ際に繊
維の柔軟剤を共存させて製造したものである前記第（１
）項記載のセルロース系嵩高性シート。

本発明のセルロース系嵩高性シートはパルプに架橋剤を
反応させて嵩高性とした架橋パルプと熱融着性繊維を混
抄することに加えてパルプそのものを混合使用すること
により嵩高性と共に強度を保持し、又コスト的にも費用
を要する架橋パルプの１部又は多くの部分をパルプにか
えて使用することにより必要な強度を保ち、コスト的に
も妙味のある嵩高性シートが得られる。これはパルプの
有する水素結合が働いてシート強度を向上させることが
考えられる。しかしパルプの混合率を増やすと強度は上
るが嵩高性は低下する。架橋剤を多く反応させたものは
パルプの混合率を増やしても嵩高性はある程度保つこと
ができる。本発明におけるパルプの混合率は５％以上で
効果が見られ８５％以下が有効である。

一般に通常の紙はパルプをビータ−やりファイナ−によ
って叩解を行い抄紙、製造されるが、叩解によってパル
プ表面にフィブリル化即ちパルプ繊維表面に枝分かれし
た微細な繊維が生じる。これが抄紙時に相互にからみ合
い製造する紙の引張強変地の向上、物性の改質をもたら
す。

本発明における架橋パルプは好ましくは上述のフィブリ
ル化操作を行ったパルプに架橋剤を反応させ、これを水
中で解繊して製造することにより嵩高性が極めて優れた
パルプとなり、これを用いて抄造したシートの引張強度
も犬きく向上する。

これはパルプ繊維の表面に分枝生成、ブラツシ状化した
フィブリル、ミクロフィブリルが架橋反応により捲縮状
態で固定化されより嵩高性のものとなると思われる。抄
紙時にはこれらが相互にからみ合い引張強度を上げると
思われる。

本発明に係る嵩高性のパルプと混合して使用されるパル
プも好ましくはフィブリル化されたものを使用すれば一
層の強度アップとなり、嵩高性シートの欠点である強度
低下をやわらげて実用性の高いものとする。

本発明に係る熱融着性繊維とは熱可塑性繊維の内、軟化
点が１５０℃以下、物によっては１００℃以下の低いポ
リマーの繊維で加熱により溶融し接着強度を上げ、熱圧
着することにより容易にヒ−トシール又はエンボス加工
が可能な繊維をいう。

その具体例としては　エチレン−酢ビ共重合繊維、ポリ
エステル繊維、ポリアミド繊維などを挙げることができ
、特に製紙用として開発されたフィブリル化されたポリ
エチレン系低融点合成パルプなどが好ましい。

更に好ましいものとしては融点の異る２種類以上のポリ
マーで複合化された複合熱融着性繊維である。

該複合熱融着性繊維を配合する場合、本発明のシートの
エンボス加工、ヒートシールなどの成形加工は加熱温度
を該繊維中の高融点ポリマーの軟化点より低いが低融点
ポリマーの軟化点よｐ高い温度で成形加工をほどこす。

例としてエンボス加工について云えば、このことにより
加熱加工時に低融点ポリマー繊維が溶解し、複合熱融着
性繊維が相互に固着しエンボス加工が行われる。高融点
ポリマー繊維は形状が変らずシート自体の強度保持に寄
与しエンボス加工時に加熱されない部分は、嵩高性パル
プにより嵩高性が保たれるので嵩高性で且エンボス加工
された強固で装飾性に優れた本発明のセルロース系ｍＡ
性シートを保つことかて゛きる。

本発明のシートにおいて複合熱融着性繊維の比率が少な
ければエンボス加工がされにくくエンボス加工されたシ
ート自体の強度も落ちてくる。混合比率が多くなれば嵩
高性パルプの特徹が失われる。

従って、複合熱融着性繊維の混合比率ニゲ重量比で５％
以上必要で５０重量係程度までの範囲が好ましい。逆に
熱融着性繊維を多くして吸湿性や風あいなどをコントロ
ールすることもできる。

複合熱融着性繊維中の低融点ポリマーの融点が高い場合
にはエンボス加工温度を高くする必要があり、パルプ繊
維の劣化をおこし易いので該融点は低いほどよく２００
℃以下で好ましく　：’１１８０℃以下８０℃以上であ
る。

融点の異る２種類以上のポリマーを組み合わせた複合熱
融着性繊維としてはその組み合わせるポリマー及び該繊
維の製法については数多くあり、それらは本発明の対象
＃！維として使用できる。

その４体例としては第１にポリプロピレン、／ポリエチ
レン複合線ｍ（商品名：チツソポリブロＥＳ繊維）があ
り低融点成分の融点がいずｎも１３５℃以下であり１０
０℃以下のものもありかかる目的には特に望ましいもの
である。

そのほかにポリエステル／低融点ポリエステル、ポリエ
ステル／低融点ポリエチレン、ポリプロピレン、／′低
低融点エチレン酸酢ピコポリマーナイロン６６／ナイロ
ン６、ナイロン６／ポリエチレン、ポリエステル／ナイ
ロン６などがあり同様に使用できる。

架橋反応によりパルプに嵩高性を与えるものとしては、
分子内にセルロースと反応する２ヶ以上の官能基を有す
るもので、これらはセルロース分子内又は分子間架橋に
よりパルプの形状を捲縮状態に固定化させるため嵩高性
となり、寸法安定性の優れたものとなる。

架橋剤の化学構造は官能基間に少なくとも２ヶ以上の原
子を有するものでメチロール、アルコキシメチル、アル
デヒド、イソシアネート、エポキシ、ヒニルカルボン酸
、酸無水物その他セルロースのヒドロキシル基と反応す
るものを複数個有するっ 又、エピクロルヒドリンのような含ハロケン化合物につ
いては苛性ソーダなどのアルカリを用いることにより効
果的に架橋させ使用することができる。

更に好ましくは架橋性官能基間に環状構造を有するもの
である。、特に架橋性官能基としてＮ−メチルロール基
を有する化合物は反応性に富み好ましい。又これらの安
定化又は／及び反応性のコントロールのためにアルコキ
シ化したＮ−アルコキシメチル化合物も同様である。具
体例としては次のものがあげられる。

ジメチロールエチレン尿素、ジメチロールジヒドロキシ
エチレン尿素、ジメチロールプロピレン尿素、ジメチロ
ールウロン、（テトラ、トリ、ジ）メチロールアセチレ
ンジ尿素、（テトラ、トリ、ジ）メチロールメラミンな
どである。

こｎらのＮ−メチロール化合物を使用した場合製品分高
温での処理、　　ｐＨが中性以外での処理などで４量の
ホルマリンが生成する。この対策としてホルマリン捕捉
剤の使用などで遊離のホルマリンを抑制する方法がある
。

又、非ホルマリン系の架橋剤を使用することによって解
決できる。このようなものとしては、エチレングリコー
ルジグリシジルエーテノベプロビレングリコールジグリ
シジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル
、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、ネオ
ペンチルグリコールジグリシジルエーテル、トリグリシ
ジルトリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート
などのエポキシ化合物、ジヒドロキシエチレン尿素及び
１，３ジメチル誘導体などが有効であり０これらの架橋
剤の使用量はパルプに対して２重Ｈ％以上反応させたも
のが有効で５０％以内が好ましい。

フィブリル化操作を行ったパルプを用いて架橋反応を行
ったもの：仁これを水中で解繊す８のは特に内難である
。すなわち、バルブ線維自体及びパルプ繊維上に分枝生
成したフ・イブリルが架橋）てより硬くなり、衝撃てよ
り破砕はれ易くなる。父、繊維同志のからみ合いもあり
、短繊維化され易くなる。

本発明は、かかる問題点を解決するため江好さしくは架
橋剤をパルプに反応させる際に繊維の柔軟剤を共存させ
て、架橋パルプを製造することが特徴の一つであるっ 本発明における繊維の柔軟剤としては、通常線維工業に
おいて使用されている柔軟剤及び柔軟仕上剤、平滑剤な
どが使用できる。これらは繊維表面の摩擦抵抗を下げ滑
り易くすることで解繊を容易とし、かつ、生成物が架橋
構造をとるので本来は硬いものとなるがこれをやわらげ
しなやかなものとする。

又、家庭用として市販されている、洗濯時に使用されて
いる柔軟仕上剤も有効である。

これらの柔軟剤としては、カチオン系、アニオン系、両
性、ノニオン系があり、又これらを組み合わせて使用す
ることができる。好ましいものとしてはカチオン系がち
る。パルプ繊維は水中でマイナスに帯電しているため、
カチオン系のものは吸着しりすく少量で効果を発揮する
３、 これらは単独で乳化又は明哲及び非イオン系基材などを
加えて乳化して使用できる。

カチオン系のものとして第４級アンモニウム塩系、アミ
ン系、アミド系があり、 第４級アンモニウム塩の例としては、 ｃＨ。

ＣＪ（ｓ　　ＣＨｔ　ＣＨｔＯＨ アミン系としては、 ＣＩ（、ＣＨｔＯＨ アミド系としては、 ＲＣＯＮＨ（ＣＨｔ）ｔ　Ｎ　（ＣＨすＮＨＣＯＲＣ＝
Ｏ ＲＣＯＮＨ（ＣＩ（２）２Ｎ（ＣＩ２）ＮＨＣＯＲＣＨ
，ＣＨ，ＯＨ ／ ＲＣＯＮ、、。

ＣＢ、Ｃｌ２０Ｈ などがある。

生成シートを吸水性に冨むものとしたい場合はアニオン
系の柔軟剤を使用して目的を達することができる。

本発明におけ６柔軟剤の使用量は０．１係以下の付着で
十分効果が得ら′Ｆｌ−／）　、、通常０．０５係以下
の付着量で使用できるので解繊し７抄紙する場合排水上
ＣＯＤ又はＢＯＤ負荷が軽いものとなり好ましい。

本発明に？ける架橋パルプの製造方法は、リファイナー
などによりフィブリル化したパルプを架橋剤、触媒およ
び必要に応じて繊維の柔軟剤を添加した溶７夜に接触さ
せた後、所定量の架橋剤が付着するようにしぼり、しか
る後乾燥し加熱、架橋反応を行わせる。

反応終了後は解繊し濾過乾燥して製造する。かかる方法
により、しなやかで嵩高性の極めて大きな架橋パルプを
製造することができ、該架橋パルプは熱処理のものと比
較して厚みが無荷重で８〜１４倍のものが得られる。上
記方法によって製造された本発明に係る架橋パルプはパ
ルプ、熱融着性繊維および必要に応じて熱水溶解性繊維
（バインダー繊維）のチョップ（注、１１以下好壕しく
に数關の長さに切断した切断物）と共に通常の方法で抄
紙又は集積をせ若干の加圧下加熱乾燥し冑高性のシート
又はマットを得る。パルプの混合率及び加熱時の圧力に
よって異るが、このよってして？得られたものは未架橋
パルプを使用し、同様にして得たものと比して容易に２
倍以上の嵩高曲とすることができ、風おいて優ｆ″した
ものとなる。ここで必要に応じて使用される熱水溶解性
繊維は架橋パルプを主体とする系の湿式法シート化が湿
紙の強度が低く困難である場合に、湿潤時の強度を上げ
高速で均質な嵩高性シートを得るために加えるものであ
る。そしてこれらは架橋パルプ繊維を相互に接着させる
ので、乾燥時の強度を大巾に上げることができる。この
湿潤時に使用されるバインター繊維である熱水溶解性繊
維としてはポリビニルアルコール系線維のチョップがあ
る。

これらは抄紙原料に対して重量比で１％以上３０係以内
で使用される。

又、生成シートの強度を上げるためには通常使用さｎる
ポリアクリルアミド系紙力増強剤などの紙力増強剤を用
いることも極めて有効である。

本発明に係る架橋パルプ、パルプ、熱融着性繊維及びバ
インター繊維の混合物又は生成シートの性能を向上させ
るため、上記紙力増強剤以外−も種々の添７１Ｏ剤が混
合使用される。その場合、該添加剤の種類又は量によっ
てシートの厚みが変ってくる。か〃・る添加剤としては
耐熱性、耐候性層耐水性、耐炎性、柔軟性、強度の向上
剤などの改良剤であり、それぞれ公知の改良剤を添加使
用して性能向上の効果を発揮できる。

これらのシートの用途として、建造物、車両、船などに
使用される難燃性を要する材料を製造する場合には、抄
造時に不溶性の難燃剤粉末を配合して容易にセルロース
系難燃性嵩高性シートを製造することができる。使用さ
れる難燃剤としては不溶性のポＩＪ　ＩＪン酸アンモニ
ウムが好ましい。又水酸化アルミニウム、水酸化マグネ
シウムなども使用できる。架橋パルプの原料及びシート
製造時の原料として用いられるパルプとしては針葉樹パ
ルプのみならず広葉樹バルブ他のいわゆるセルロース系
のパルプ状のものが使用できるし、新聞紙、雑誌他の刊
行物を回収再解職して使用することもできる。

又、パルプ繊維のみならずレーヨン、ビニロン、ナイロ
ン、ポリエステル、アクリル、アラミド、ポリオレフィ
ンなどの合成繊維、アルミナ、セラミックス、金属、ガ
ラス、炭素などの無機繊維これらのチョップを１種類又
は２種類以上混抄してそれぞれの特徴を持たせることも
できる。

又、本発明に係る架橋パルプは抄紙法でのシートの製造
のみならず乾式法、例え（ブ解繊したパルプを空気で輸
送し積層してバインダーで接着させて製造するシートに
ついても適用できる。

更に熱融着性繊維と共に使用すれば本発明の目的とする
親水性で十分な強度を持ち、水と接触後乾燥により嵩高
性が復元し、かつ、加工成形性の優れたセルロース系高
嵩性シートを製造することができる。

〔作用効果〕

本発明によりパルプを主体とした嵩高性の極めて高く強
度、寸法安定性、風あいなどの優れた嵩高性加エソート
を得すことができ、セルロース系の特徴を生かした種々
の分野に活用できる。更に該シートて印刷、エンボス加
工をほどこすことにより装飾性の極めて優れたもつとす
ることができ、より高度の利用が可能となる。

実施例１ （架橋パルプの製造） 針葉樹パルプをＫ　ＲＫ　１７フアイナー（熊谷理機工
業■製）にかけフリーネス約４００のものを調製しフィ
ブリル化パルプとして使用した。該フィブリル化パルプ
を下記の処理液中に浸漬分散させた。

処理液組成 ジメチロールジヒドロキシエチレン尿素　　　５　　部
硝　　酸　　亜　　鉛　　　　　　　　　　　　１　　
部ジアルキルジメチルアンモニウムクロライド　０．０
２部（ミョン油月泗製　　エボコール５Ｄ−７５）水　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　９４　　
部浸漬後ガラス製のロートで吸引濾過し、しぼり率が約
２．／１（ｉ／バルブ）とし、これを１００℃１時間乾
燥し次いで１２０℃１５分加熱反応させた。このものを
家庭中ミ干す−を用いて水中で解繊した。ミキサーの回
転負荷をスライダックで４０Ｖに調節し弱い撹拌で解職
を行った所９０係以上解轍されたと認められる時間ニー
２０秒以内であった。解機後、ガラス製のロートを用い
てやや圧縮しながら吸引濾過しシート状のサンプルを得
てこれを乾燥した。このものの重量増は９６係であり、
厚みは無荷重で測定した結果、架橋剤なしでパルプを同
様な処理を行ったものに比して１２．０倍であった。

（シート化） 上記によって得られた架橋パルプとパルプ、ポリプロピ
レン、／ポリエチレン複合熱融着性繊維（チッソ■製チ
ッソポリプロ繊維ＥＡチョップ、３デニ一ノペカツト長
５間）及びポリビニールアルコール繊維（ＰＶＡバイン
タｍ、　＋ｍ　、クラン■、１ＶＰ１０５−２）を分散
剤としてポリアクリルアミド（製鉄化学（株製ＰＡＭ）
を使用して水中に混合分散させ、タラビー型標準シート
マシンで抄紙し、ヤンキー式乾燥機で乾燥して嵩高性シ
ートを得た。坪量′ｒｉ２０ｃ）９．、’ｍ“に設定し
た。厚みを測定し１．、ＴＩＳ　Ｐ８１１３　に従って
引張試験を行い裂断長を測定した。

更にこのシートを巾４．　Ｏｍｚ、高さ１．２　ｍｓの
凸状模様のついだ型で１３０℃３分熱プレスしエンボス
加工を行った。エンボスの深さを測定した後、水に浸漬
３０分後引き上げ、エンボス状態の変化を観察した。配
合及び測定結果は表に示す。

比較例１ パルプとチッソポリプロ線維ＥＡチョップを５０：５０
とし、実施例１と同様にしてシートを製造し引張試験他
を行った。配合及び測定結果は表に示す。

比較例２ フィブリル化しない針葉樹パルプを用いた以外は実施例
１と同様にして架橋パルプを製造した。

架橋パルプの重量増は９，２係であシ、厚みは無荷重で
測定した結果、架橋剤なしで同様な処理を行ったものに
比して１０．８倍であった。このものを使用して実施例
１と同様：（シてシートを調製し引張強変地を測定した
。結果は表に示す。

比較例３ 実施例１で製造したフィブリル化したパルプの架橋品を
用い、熱融着性像維を使用しない以外は実施例１と同様
な試験を行った。結果は表に示す。

実施例２ 実施例１と同様にしてフィブリル化パルプを用い下記の
処理液で処理し架橋パルプを製造した。

処理液 ジメチロールジヒドロキシエチレン尿素　　　　１０　
　１硝　　酸　　亜　　鉛　　　　　　　　　　　　　
１　　部エボコール５Ｄ−７５０，０２部 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８９　
　部架橋パルプの重量増は１８．１％で厚みは無荷重で
測定した結果、架橋剤なしでパルプを同様な処理をした
ものに比して１２．７倍であった。反応後の解繊性は実
施例１の場合と同様であった。次にこれを用い実施例１
と同様にしてシートを製造し引張強変能の測定を行った
。結果は表に示す。

比較例３ 熱融着性繊維を使用しない以外（′ｉ実施例２と同様に
してシートを製造し試験を行った。結果は表に示す。

実施例３ 実施例１と同様にしてフィブリル化パルプを用い下記の
処理液で処理し架橋バルブを製造した。

処理液 ジメチロールジヒドロキシエチレン尿素　　　１５　　
部硝　　駿　　亜　　鉛　　　　　　　　　　　　３　
　部エボコール５Ｄ−７５０，０２部 架橋パルプの重量増は２６．７％で、厚みは無荷重で測
定した結果、架橋剤なしでパルプを同様な処理をしたも
のと比して１３．２倍であった。反応後の解繊性は実施
例１の場合と同様であった。

次にこれを用い実施例１と同様にしてシートを製造し、
引張強産地の測定を行った。結果は表に示す。

実施例４ 実施例１と同様にしてフィブリル化バルブを用い下記の
処理液で処理し、架橋パルプを製造した。

但し、架橋反応は１２０’３０’とした。

処理液 グリセロールジグリシジルエーテル　　　　１０　　部
Ｚｎ　（ＢＦ４）２　　　　２部 エポコール５Ｄ−７５　　　　　　　　　　　０．０２
部水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８８
　　部架橋パルプの重量増は１２．７％で、厚みは無荷
重で測定した結果、架橋剤なしでバルブを同様な処理を
したものと比して９．１倍であった。

又、反応後の解繊性は実施例１と同様であった。

次にこれを用いて実施例１と同様にしてシートを製造し
引張強産地の測定を行った。結果は表に示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）架橋パルプとパルプ及び熱融着性繊維を混合し抄
   造してなるセルロース系嵩高性シート。
2. （２）架橋パルプはフィブリル化したパルプを架橋して
   製造したものである特許請求の範囲第（１）項記載のセ
   ルロース系嵩高性シート。
3. （３）熱融着性繊維として融点の異る２種類以上の熱可
   塑性ポリマーを複合溶融紡糸してなる複合熱融着性繊維
   を使用する特許請求の範囲第（１）項記載のセルロース
   系嵩高性シート。
4. （４）架橋パルプは架橋剤をパルプに反応させる際に繊
   維の柔軟剤を共存させて製造したものである特許請求の
   範囲第（１）項記載のセルロース系嵩高性シート。